EP1998052A2 - Axiallüfter mit nachgeschaltetem Leitapparat - Google Patents
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- EP1998052A2 EP1998052A2 EP08006197A EP08006197A EP1998052A2 EP 1998052 A2 EP1998052 A2 EP 1998052A2 EP 08006197 A EP08006197 A EP 08006197A EP 08006197 A EP08006197 A EP 08006197A EP 1998052 A2 EP1998052 A2 EP 1998052A2
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- vanes
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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- F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
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- F05D2250/52—Outlet
Definitions
- the invention relates to an axial fan with downstream distributor.
- Axial fans are used successfully in many industrial applications, such as the brick industry and the automotive industry.
- a diffuser behind the fan as seen in the flow direction. The diffuser serves to remove the swirl generated by the fan from the extracted air.
- the conventional nozzles are limited to hub ratios greater than 0.4. With smaller hub ratios, the number of vanes required increases significantly in conventional nozzles, which increases the cost of construction and reduces the efficiency of the nozzle.
- the invention has for its object to provide a nozzle, an axial fan with downstream nozzle and a rotary fan, comprising an axial fan and a rotatable housing, whose efficiency compared to conventional nozzles and fans is significantly improved, the noise emission is reduced and have a wide range of applications ,
- a diffuser for an axial fan wherein the diffuser comprises a plurality of substantially radially arranged vanes, wherein the diffuser is arranged in the flow direction behind an impeller of the axial fan, and wherein the vanes have an inlet edge and a trailing edge, solved in that the leading edges of the vanes are curved.
- the curvature is understood to mean the course of the leading edge and not the additionally existing curvature of the guide vane in the direction from the leading edge to the trailing edge.
- a guide blade is not made of a rectangular or trapezoidal sheet metal blank, but in a sheet metal blank for a Guide vane according to the invention, the leading edge of the sheet metal blank is already curved before bending.
- the depth of the vanes changes continuously over a length of the vanes. It has proven to be particularly advantageous if a depth of the guide vanes in a range between 50% and 80% of the length of the guide vanes, preferably in a range between 60% and 80%, has a minimum. Furthermore, it has proved to be advantageous if the leading edge of the guide vanes is concavely curved.
- the leading edge of the vane may in many cases be described by a second order polynomial, in particular a parabola, a hyperbola, an ellipse, or a combination thereof.
- a parabolic leading edge has been found to be suitable.
- the crest tangent of the parabolic inlet edge runs under an angle ⁇ to a radius R on a vertex S of the parabola, wherein the angle ⁇ is often in a range between 0 ° and 10 °.
- the course of the leading edge results from the intersection line between said cylinder and a second-order surface, which in cross section has, for example, the shape of a parabola, a hyperbola or an ellipse.
- Another advantage of the nozzle according to the invention is the reduced by its use noise emission of the axial fan.
- Another advantage of the nozzle according to the invention is the fact that, compared to conventional nozzles, the number of vanes can be reduced. As a result, production costs are saved and the flow resistance is reduced due to the smaller number of vanes.
- nozzle according to the invention it is also possible with the nozzle according to the invention to cover hub ratios up to 0.3, which is not possible with conventional downstream nozzles or at least not with reasonable economic effort.
- a rotary fan comprising an axial fan and a rotatably mounted housing, wherein at least one air outlet opening is provided on the housing, wherein the nozzle has the inventive shape of the guide vanes.
- FIG. 1 shows a front view of an embodiment of a nozzle according to the invention 1.
- the nozzle 1 comprises mounting flanges 3, of which in FIG. 1 only one is visible, and a plurality of guide vanes 5, of which only one has been provided with the reference numeral 5 for reasons of clarity.
- the vanes 5 extend from a hub 7 with a diameter D i to the flanges 3 with the diameter D a .
- the hub 7 is at the in FIG. 1 illustrated embodiment designed as a pipe section.
- FIGS. 2b and c results, between the flanges 3, an outer tube section 9 is provided.
- the distributor 1 is designed as a welded construction. This means that the guide vanes 5 are welded at their first end to the hub 7 and at its second end to the pipe section 9.
- the invention is not limited to weldments or certain materials.
- the vanes 5 each have an entry edge 11 and an exit edge 13.
- a length coordinate L begins at the hub 7 and ends at the pipe section 9.
- the longitudinal coordinate L extends in the radial direction and begins at an inner diameter D i .
- a depth T of the vanes 5 extends in the tangential direction.
- the leading edge 11 is curved.
- the trailing edge 13 is in the embodiment according to FIG. 1 just.
- a depth T (r) of the guide vanes 5 depends on the radius R. Starting from a maximum depth at the root of the vane 5, where it is welded to the hub 7, the depth T of the vane 5 decreases steadily until a minimum depth T min is reached. Subsequently, the depth T rises again to the tip of the guide blade 5 "where it is welded to the outer pipe section 9.
- minimum depth T min of the guide vanes 5 have proven to be optimal: Hub ratio D i / D a Minimum vane depth T min in percent of the depth T (D i ) on the inner diameter D i 0.315 75% 0.35 70% 0.45 75%
- the concrete design of the concave curvature of the leading edge 11 naturally depends on the dimensions of the distributor, the blading of the axial fan, not shown, as well as the position of the optimum efficiency in the curve. Also, the downstream ones can Components, such as a diffuser or a housing of a rotary fan, have an influence on the flow behavior of the distributor 1 according to the invention. Therefore, it is not possible to specify the geometry of the curvature of the leading edge 11 of the guide vanes 5 according to the invention in the sense of a simple formula. Rather, a combination of measurements and simulation calculations is required in order to determine the optimum design of the leading edge 11 for specific axial fans.
- a vertex tangent ST of the parabola encloses an angle ⁇ with a radius R of the vertex S. This angle ⁇ may be different from zero. In some applications, an angle ⁇ between 0 ° and 10 °, more preferably between 4 ° and 7 °, has been found to be advantageous.
- a focal point of the parabola has been provided with the reference symbol F.
- FIG. 2a is the view according to FIG. 1 shown a little scaled down. Also, not all references have been taken for the sake of clarity.
- FIG. 2b shows a sectional view taken along the line AA through the nozzle according to the invention, while in the Figure 2c an isometric view of the embodiment of a nozzle according to the invention is shown.
- the flow direction is indicated by a plurality of arrows 15.
- the vanes 5 are simply curved in the region of the leading edge 11, wherein the guide vanes 5 extend in the region of the trailing edge 5 parallel to the longitudinal axis of the nozzle 1 and thus the air flowing through the nozzle or the flowing through the nozzle 1 gaseous Medium flows virtually swirl-free from the nozzle 1. It has proven to be particularly advantageous if the guide vanes 5 are curved in the region of the leading edge 11 in the form of a cylinder.
- FIG. 3 is a side view of a equipped with a nozzle 1 according to the invention rotary fan 17 is shown.
- the flow direction of the air is again indicated by arrows 15.
- the rotary fan 17 includes an axial fan 19, a nozzle 1 according to the invention and a housing 21.
- an impeller 23 is arranged, which is rotated by a drive shaft 25 in rotation.
- the axial fan 19 may be a conventional axial fan.
- an inventive nozzle 1 is arranged with vanes 5 in the housing 21 and secured thereto.
- the housing 21 of the rotary fan is frusto-conical and has a plurality of baffles 27. For reasons of clarity, not all baffles are provided with reference numerals.
- the baffles 27 cause that the air conveyed by the axial fan 19 or its impeller 23 is blown out horizontally.
- the housing 21 is in its in FIG. 3 rotatably supported at the bottom and rotates during operation slowly about its longitudinal axis or is during the Operating slowly pivoted about its longitudinal axis. Together with the housing 21, the Nachleitapparat 5 and the housing of the axial fan 19 rotate.
- the warehouse is in FIG. 3 provided with the reference numeral 29.
- the outlet direction of the air changes continuously, so that the entire surrounding area of the rotary fan is supplied with dry air, as required, for example, in the manufacture of bricks.
- the advantages of the nozzle 1 according to the invention can be achieved because the air flows into the housing 21 almost twist-free.
- all baffles 27 are supplied with almost spin-free dry air and it turns over the entire length of the housing 21, a nearly constant exit velocity of the air from the outlet openings 27 a.
- a very uniform dry result is achieved and also the performance of the axial fan 19 can be significantly reduced.
- the throughput can be increased by the drying device in which the rotary fan 17 according to the invention are arranged, or it can be achieved with less energy use, the same drying performance.
- the characteristic of an axial fan equipped with a Nachleitapparat 1 according to the invention is shown as a solid line, while the characteristic of a equipped with a conventional Nachleitapparat 1 axial fan is shown as a dashed line.
- FIG. 5 Also in FIG. 5 is the characteristic of an equipped with a Nachleitapparat 1 axial fan according to the invention shown as a solid line, while the characteristic of a equipped with a conventional Nachleitapparat 1 axial fan is shown as a dashed line.
- the pressure factor ⁇ tot and the efficiency ⁇ tot are based on the total pipe outlet area and were determined with a pressure-side equalizing pipe with a length of 2 x pipe diameter.
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Axiallüfter mit nachgeschaltetem Leitapparat. Axiallüfter werden in vielen industriellen Anwendungen, wie beispielsweise der Ziegelindustrie und der Automobilindustrie, erfolgreich eingesetzt. Um den Wirkungsgrad der Axiallüfter zu verbessern, ist es bekannt in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Lüfterrad einen Leitapparat anzuordnen. Der Leitapparat dient dazu, den vom Lüfterrad erzeugten Drall aus der geförderten Luft zu nehmen.
- Herkömmliche Leitapparate weisen einfach gekrümmte Leitschaufeln auf, die häufig aus einem aus einem rechteckigen oder trapezförmigen Blechzuschnitt geformt werden. Trotz des nachgeschalteten Leitapparats sind der Wirkungsgrad und die Geräuschentwicklung bei diesen Axiallüftern noch nicht optimal gestaltet.
- Des Weiteren sind die herkömmlichen Leitapparate auf Nabenverhältnisse von größer 0,4 beschränkt. Bei kleineren Nabenverhältnissen steigt bei herkömmlichen Leitapparaten die Zahl der erforderlichen Leitschaufeln stark an, was die Baukosten erhöht und den Wirkungsgrad des Leitapparats verringert.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leitapparat, einen Axiallüfter mit nachgeschaltetem Leitapparat und einen Drehlüfter, umfassend einen Axiallüfter und ein drehbares Gehäuse, bereitzustellen, deren Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Leitapparaten und Lüftern deutlich verbessert ist, deren Geräuschemission verringert ist und die einen großen Einsatzbereich haben.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Leitapparat für einen Axiallüfter, wobei der Leitapparat mehrere im wesentlichen radial angeordnete Leitschaufeln umfasst, wobei der Leitapparat in Strömungsrichtung hinter einem Laufrad des Axiallüfters angeordnet ist, und wobei die Leitschaufeln eine Eintrittskante und eine Austrittskante aufweisen, dadurch gelöst, dass die Eintrittskanten der Leitschaufeln gekrümmt sind.
- Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Leitschaufeln wird als Krümmung der Verlauf der Eintrittskante und nicht die zusätzlich vorhandene Krümmung der Leitschaufel in Richtung von der Eintrittskante zur Austrittskante verstanden. Anders ausgedrückt: Bei dem erfindungsgemäßen Axiallüfter wird eine Leitschaufel nicht aus einem rechteckigen oder trapezförmigen Blechzuschnitt hergestellt, sondern bei einem Blechzuschnitt für eine erfindungsgemäße Leitschaufel ist die Eintrittskante des Blechzuschnitts auch vor dem Biegen bereits gekrümmt.
- Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn sich die Tiefe der Leitschaufeln über eine Länge der Leitschaufeln stetig ändert. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn eine Tiefe der Leitschaufeln in einem Bereich zwischen 50% und 80% der Länge der Leitschaufeln, bevorzugt in einem Bereich zwischen 60% und 80%, ein Minimum aufweist. Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Eintrittskante der Leitschaufeln konkav gekrümmt ist.
- Diese Geometrien haben bei praktisch ausgeführten Prototypen zu einer Reduktion der Antriebsleistung bei konstanter Förderleistung des Axiallüfters um etwa ein Fünftel geführt.
- Da selbstverständlich zwischen dem Axiallüfter und dem Leitapparat eine Wechselwirkung besteht, ist es nicht möglich, im Sinne einer einfachen Formel die Geometrie der Eintrittskante festzulegen. Es hat sich daher bislang als notwendig erwiesen, die optimale Form der Eintrittskante durch eine Kombination aus Simulationsrechnung und einer örtlich hoch aufgelösten Messung der tatsächlichen Strömungsverhältnisse im Übergangsbereich zwischen Axiallüfter und Leitapparat zu ermitteln.
- In einer Ansicht von vorne kann die Eintrittskante der Leitschaufel in vielen Fällen durch ein Polynom, Kurve zweiter Ordnung, insbesondere eine Parabel, eine Hyperbel, eine Ellipse oder eine Kombination davon, beschrieben werden.
Bei vielen Anwendungen hat sich eine parabelförmige Eintrittskante als geeignet erwiesen. Dabei verläuft die Scheiteltangente der parabelförmigen Eintrittskante unter einem Winkel β zu einem Radius R auf einen Scheitel S der Parabel, wobei der Winkel β häufig in einem Bereich zwischen 0° und 10° liegt. - Wenn die Leitschaufel zylindrisch gebogen ist, dann ergibt sich der Verlauf der Eintrittskante aus der Schnittlinie zwischen dem genannten Zylinder und einer Fläche zweiter Ordnung, die im Querschnitt beispielsweise die Form einer Parabel, einer Hyperbel oder einer Ellipse hat.
- Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Leitapparats ist die durch seinen Einsatz reduzierte Geräuschemission des Axiallüfters erwiesen. Bei versuchsweise ausgeführten Anlagen konnte sogar auf die am Luftauslass vorgesehenen Endschalldämpfer verzichtet werden, was erstens den Gesamtwirkungsgrad der lufttechnischen Einrichtung verbessert und naturgemäß die Investitionskosten sowie den Bauraumbedarf verringert.
- Da heutzutage Axiallüfter üblicherweise aus Stahlblech und als Schweißkonstruktion ausgeführt werden, sind die Kosten für das Herstellen der Blechzuschnitte für die erfindungsgemäßen Leitschaufeln aufgrund der heutigen Fertigungsmöglichkeiten, insbesondere durch Laserschneiden, nahezu identisch zu den Herstellungskosten einer herkömmlichen Leitschaufel.
- Selbstverständlich ist ein erheblicher Entwicklungs- und Forschungsaufwand zur Ermittlung des optimalen Verlaufs der Eintrittskante erforderlich. Dieser Aufwand ist jedoch nur bei der Produktentwicklung erforderlich. Bei der Serienfertigung können diese Kosten naturgemäß auf die produzierten Axiallüfter bzw. die produzierten Leitapparate umgelegt werden.
- Wegen des erheblichen Einsparpotentials von teilweise bis 20% bei der Antriebsleistung und der hohen Nutzungsdauern der industriell eingesetzten Axiallüfter amortisieren sich die Kosten für den erfindungsgemäßen Leitapparat häufig bereits nach kurzer Zeit. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Leitapparats ist darin zu sehen, dass, verglichen mit herkömmlichen Leitapparaten, die Zahl der Leitschaufeln verringert werden kann. Dadurch werden Produktionskosten eingespart und der Strömungswiderstand aufgrund der geringeren Zahl der Leitschaufeln reduziert.
- Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Leitapparat möglich, Nabenverhältnisse bis zu 0,3 abzudecken, was mit herkömmlichen nachgeschalteten Leitapparaten nicht oder zumindest nicht mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand möglich ist.
- Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich auch realisieren durch einen Axiallüfter mit nachgeschaltetem Leitapparat, wobei der Leitapparat Leitschaufeln mit der erfindungsgemäß beanspruchten Geometrie aufweist.
- Entsprechendes gilt für einen Drehlüfter umfassend einen Axiallüfter und ein drehbar gelagertes Gehäuse, wobei an dem Gehäuse mindestens eine Luftaustrittsöffnung vorgesehen ist, bei dem der Leitapparat die erfindungsgemäße Form der Leitschaufeln aufweist.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
- In der Zeichnung zeigen:
- Figur 1
- eine Ansicht von vorne auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitapparats;
- Figur 2
- das Ausführungsbeispiel gemäß
Figur 1 in verschiedenen Ansichten, - Figur 3
- einen Drehlüfter mit Axiallüfter und erfindungsgemäßem Leitapparat in einer Seitenansicht und
- Figur 4
- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Axiallüfters.
- Figur 4
- ein Diagramm, welches die Druckerhöhung in Abhängigkeit der Durchflusszahl zeigt und
- Figur 5
- ein Diagramm, welches den Wirkungsgrad in Abhängigkeit der Durchflusszahl zeigt.
-
Figur 1 zeigt eine Ansicht von vorne auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitapparats 1. Der Leitapparat 1 umfasst Befestigungsflansche 3, von denen inFigur 1 nur einer sichtbar ist, und mehrere Leitschaufeln 5, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine mit dem Bezugszeichen 5 versehen wurde. Die Leitschaufeln 5 erstrecken sich von einer Nabe 7 mit einem Durchmesser Di bis zu den Flanschen 3 mit dem Durchmesser Da. Die Nabe 7 ist bei dem inFigur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Rohrabschnitt ausgebildet. Ebenso ist, wie sich ausFiguren 2b und c ergibt, zwischen den Flanschen 3 ein äußerer Rohrabschnitt 9 vorgesehen. - Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Figur 2 ist der Leitapparat 1 als Schweißkonstruktion ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Leitschaufeln 5 an ihrem ersten Ende mit der Nabe 7 und an ihrem zweiten Ende mit dem Rohrabschnitt 9 verschweißt werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Schweißkonstruktionen oder bestimmte Materialien beschränkt. - Die Leitschaufeln 5 weisen jede eine Eintrittskante 11 und eine Austrittskante 13 auf. Eine Längenkoordinate L beginnt an der Nabe 7 und endet am Rohrabschnitt 9. Die Längenkoordinate L verläuft in radialer Richtung und beginnt an einem Innendurchmesser Di. Eine Tiefe T der Leitschaufeln 5 verläuft in tangentialer Richtung.
- Bei der erfindungsgemäßen Geometrie der Leitschaufeln 5 ist die Eintrittskante 11 gekrümmt ausgeführt. Die Austrittskante 13 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Figur 1 gerade. Dies bedeutet, dass eine Tiefe T (r) der Leitschaufeln 5 vom Radius R abhängt. Ausgehend von einer maximalen Tiefe an der Wurzel der Leitschaufel 5, dort wo sie mit der Nabe 7 verschweißt ist, nimmt die Tiefe T der Leitschaufel 5 stetig ab, bis eine minimale Tiefe Tmin erreicht ist. Anschließend steigt die Tiefe T bis zur Spitze der Leitschaufel 5 wieder an" wo sie mit dem äußeren Rohrabschnitt 9 verschweißt ist. - Es hat sich bei ausgeführten Prototypen als vorteilhaft erwiesen, wenn die minimale Tiefe Tmin der Leitschaufeln in einem Bereich zwischen 50% und 85% der Länge L der Leitschaufeln, besonders bevorzugt aber in einem Bereich zwischen 60% und 80%, der Länge der Leitschaufeln liegt. Dabei ist die Gesamtlänge L der Leitschaufeln 5 nach der Formel
- Bei ausgeführten erfindungsgemäßen Nachleitapparaten haben sich folgende Werte für minimale Tiefe Tmin der Leitschaufeln 5 als optimal erwiesen:
Nabenverhältnis Di/Da Minimale Leitschaufeltiefe Tmin in Prozent der Tiefe T (Di) am Innendurchmesser Di 0,315 75% 0,35 70% 0,45 75% - Die konkrete Gestaltung der konkaven Krümmung der Eintrittskante 11 hängt naturgemäß von den Abmessungen des Leitapparats, der Beschaufelung des nicht dargestellten Axiallüfters sowie der Lage des optimalen Wirkungsgrades in der Kennlinie ab. Auch können die stromabwärts gelegenen Bauteile, wie ein Diffusor oder ein Gehäuse eines Drehlüfters, Einfluss auf das Strömungsverhalten des erfindungsgemäßen Leitapparats 1 haben. Daher ist es nicht möglich, im Sinne einer einfachen Formel die Geometrie die Krümmung der Eintrittskante 11 der erfindungsgemäßen Leitschaufeln 5 anzugeben. Es ist vielmehr eine Kombination aus Messungen und Simulationsrechnungen erforderlich, um für konkrete Axiallüfter die optimale Gestaltung der Eintrittskante 11 zu ermitteln.
- In guter Näherung kann der Verlauf des gekrümmten Teils der Eintrittskante 11 in der Ansicht von vorne (
Figur 1 ) durch eine Parabel angenähert werden. Dabei liegt ein Scheitelpunkt S an dem Ort an dem die Tiefe T der Leitschaufel 5 minimal ist (TR = Tmin). Eine Scheiteltangente ST der Parabel schließt mit einem Radius R des Scheitelpunkts S einen Winkel β ein. Dieser Winkel β kann von null verschieden sein. In manchen Anwendungen hat sich ein Winkel β zwischen 0° und 10°, besonders bevorzugt zwischen 4° und 7°, als vorteilhaft erwiesen. Ein Brennpunkt der Parabel ist mit dem Bezugszeichen F versehen worden. - In
Figur 2a ist die Ansicht gemäßFigur 1 etwas verkleinert dargestellt. Auch wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Bezugszeichen übernommen. -
Figur 2b zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A durch den erfindungsgemäßen Leitapparat, während in derFigur 2c eine isometrische Darstellung des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leitapparats gezeigt ist. Die Strömungsrichtung ist durch mehrere Pfeile 15 angedeutet. - Aus der
Figur 2b ist gut zu erkennen, dass die Leitschaufeln 5 im Bereich der Eintrittskante 11 einfach gekrümmt sind, wobei die Leitschaufeln 5 im Bereich der Austrittskante 5 parallel zur Längsachse des Leitapparats 1 verlaufen und somit die durch den Leitapparat strömende Luft oder das durch den Leitapparat 1 strömende gasförmige Medium nahezu drallfrei aus dem Leitapparat 1 ausströmt. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Leitschaufeln 5 im Bereich der Eintrittskante 11 in Form eines Zylinders gekrümmt sind. - In
Figur 3 ist eine Seitenansicht eines mit einem erfindungsgemäßen Leitapparat 1 ausgerüsteten Drehlüfters 17 dargestellt. - Die Strömungsrichtung der Luft ist wiederum durch Pfeile 15 angedeutet. Der Drehlüfter 17 umfasst einen Axiallüfter 19, einen erfindungsgemäßen Leitapparat 1 und ein Gehäuse 21. In dem Axiallüfter 19 ist ein Laufrad 23 angeordnet, das durch eine Antriebswelle 25 in Drehung versetzt wird. Der Axiallüfter 19 kann ein herkömmlicher Axiallüfter sein. Bei dem in
Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erfindungsgemäßer Leitapparat 1 mit Leitschaufeln 5in dem Gehäuse 21 angeordnet und an ihm befestigt. - Das Gehäuse 21 des Drehlüfters ist kegelstumpfförmig ausgebildet und weist mehrere Leitbleche 27 auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Leitbleche mit Bezugszeichen versehen.
- Die Leitbleche 27 bewirken, dass die von dem Axiallüfter 19 bzw. dessen Laufrad 23 geförderte Luft horizontal ausgeblasen wird. Das Gehäuse 21 ist in seinem in
Figur 3 unteren Bereich drehbar gelagert und rotiert während des Betriebs langsam um seine Längsachse oder wird während des Betriebs langsam um seine Längsachse geschwenkt. Zusammen mit dem Gehäuse 21 drehen sich der Nachleitapparat 5 und das Gehäuse des Axiallüfters 19.
Das Lager ist inFigur 3 mit dem Bezugszeichen 29 versehen. Durch die Drehung des Gehäuses 21 ändert sich die Austrittsrichtung der Luft, fortwährend, so dass der gesamte Umgebungsbereich des Drehlüfters mit Trockenluft, wie sie beispielsweise bei der Ziegelherstellung erforderlich ist, versorgt wird. - Auch bei dem in
Figur 3 dargestellten Anwendungsfall, bei dem der erfindungsgemäße Leitapparat 1 in einen Drehlüfter 17 integriert wird, lassen sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Leitapparats 1 erzielen, da die Luft nahezu drallfrei in das Gehäuse 21 einströmt. Infolgedessen werden alle Leitbleche 27 mit nahezu drallfreier Trockenluft angeströmt und es stellt sich über die gesamte Länge des Gehäuses 21 eine nahezu konstante Austrittsgeschwindigkeit der Luft aus den Austrittsöffnungen 27 ein. Dadurch wird ein sehr gleichmäßiges Trockenergebnis erzielt und außerdem kann die Leistung des Axiallüfters 19 deutlich reduziert werden. Wegen des verbesserten Trocknungsergebnisses aufgrund des erfindungsgemäßen Leitapparats 1 kann auch der Durchsatz durch die Trockeneinrichtung, in der die erfindungsgemäßen Drehlüfter 17 angeordnet sind, erhöht werden oder es kann mit geringerem Energieeinsatz die gleiche Trocknungsleistung erzielt werden. - In
Figur 4 ist die Druckzahl ψ über der Durchflusszahl ϕ aufgetragen. Dabei bedeuten: - ψtot: Druckzahl total
- ψfa: Druckzahl frei ausblasend / statisch
- Dabei ist die Kennlinie eines mit einem erfindungsgemäßen Nachleitapparat 1 ausgerüsteten Axiallüfters als durchgezogene Linie dargestellt, während die Kennlinie eines mit einem herkömmlichen Nachleitapparat 1 ausgerüsteten Axiallüfters als gestrichelt Linie dargestellt ist.
- In
Figur 5 ist der Wirkungsgrad η über der Durchflusszahl ϕ aufgetragen. Dabei bedeuten: - ηtot: Wirkungsgrad total
- ηfa: Wirkungsgrad frei ausblasend / statisch
- Auch in
Figur 5 ist die Kennlinie eines mit einem erfindungsgemäßen Nachleitapparat 1 ausgerüsteten Axiallüfters als durchgezogene Linie dargestellt, während die Kennlinie eines mit einem herkömmlichen Nachleitapparat 1 ausgerüsteten Axiallüfters als gestrichelt Linie dargestellt ist. - Die Druckzahl ψtot und der Wirkungsgrad ηtot sind auf die gesamte Rohraustrittsfläche bezogen und wurden mit einem druckseitigen Ausgleichsrohr mit einer Länge von 2 x Rohrdurchmesser ermittelt.
-
-
- Mit:
- V°: Volumenstrom [m3/s]
- Δp: Druckerhöhung [Pa]
- ρ: Dichte [kg/m3]
- D: Schaufelraddurchmesser [m]
- n: Drehzahl [1/s]
- Aus dem Vergleich der in
Figur 4 und 5 dargestellten Kennlinien werden die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Nachleitapparats 1 deutlich.
Claims (12)
- Leitapparat für einen Axiallüfter (19), wobei der Leitapparat (1) mehrere im wesentlichen radial angeordnete Leitschaufeln (5) umfasst, wobei der Leitapparat (1) in Strömungsrichtung hinter einem Laufrad (23) des Axiallüfters (19) angeordnet ist, wobei die Leitschaufeln (5) eine Eintrittskante (11) und eine Austrittskante (13) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskanten (11) gekrümmt sind.
- Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Tiefe (T) der Leitschaufeln (5) über eine Länge (L) der Leitschaufeln (5) stetig ändert.
- Leitapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe (T) der Leitschaufeln (5) in einem Bereich zwischen 50% und 85% der Länge (L) der Leitschaufeln (t), besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 60% und 80%, ein Minimum (Tmin) aufweist.
- Leitapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (11) der Leitschaufeln (5) konkav gekrümmt ist.
- Leitapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (11) mindestens bereichsweise in einer Ansicht von vorne durch ein Polynom, Kurve zweiter Ordnung, insbesondere eine Parabel, eine Hyperbel und/oder eine Ellipse, angenähert werden kann.
- Leitapparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Scheitelpunkt (S) des parabelförmigen Bereichs der Eintrittskante (11) eine Tiefe (T) der Leitschaufeln (5) minimal ist (T = Tmin).
- Leitapparat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheiteltangente (ST) und ein Radius (R) zum Scheitelpunkt (S) des parabelförmigen Bereichs der Eintrittskante (11) einen Winkel (β) zwischen 0° und 10° einschließen.
- Leitapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Leitschaufeln (5) in Abhängigkeit des Außendurchmessers (Da) in einem Bereich liegt, der nach folgender Gleichung berechnet wird:c: Konstante für den jeweiligen LaufradtypDa: Außendurchmesser LeitapparatL: Gesamtlänge Leitapparat
- Axiallüfter mit einem nachgeschalteten Leitapparat (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Leitapparat ein Leitapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
- Axiallüfter mit einem nachgeschalteten Leitapparat, dadurch gekennzeichnet, dass der Axiallüfter (19) ein Nabenverhältnis (Di/Da) von 0,3 oder größer aufweist.
- Drehlüfter umfassend einen Axiallüfter (19) und ein drehbar gelagertes Gehäuse (21), wobei an dem Gehäuse (21) mindestens eine Luftaustrittsöffnung (27) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Axiallüfter (19) ein Leitapparat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 nachgeschaltet ist.
- Drehlüfter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
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